自1958 年以来，我国的电力行业兴建了数千座钢筋混凝土结构的自然通风冷却塔。通过长期观察和实地调研，发现火电厂冷却塔在投入运行后，随着时间的推移，经过不同气候条件和各种运行工况的考验，一些电厂的冷却塔有些部位或构件表面往往会由于各种原因而出现各种形式的开裂、破损和面层剥落现象。破损严重的构件甚至出现贯通裂缝和大面积表层剥落，致使构件实际截面减小，受力钢筋裸露、锈蚀。尤其在构件节点部位，由于应力集中，因此破损的程度较严重。然而，构件的节点又是建筑物最关键的环节，是保证建筑物连接件合理传力、整体工作和整体平衡稳定的纽带与核心。建筑物的破坏也往往是先自节点开始，而后致使整个建筑物失稳、坍塌。所以，冷却塔在投入运行后，对于出现的裂缝、表皮剥落和节点酥碎等破损必须及时予以维修和加固，恢复构件的完整性和牢固性，避免破损的不断发展和疲劳破坏对建筑物原有平衡承载体系的改变和影响，确保建筑物的整体稳定性和受力体系的有效工作，进而保证冷却塔安全运行性和耐久性。
结合上述工程问题和运行要求，对许多运行中的电厂冷却塔进行了实地调查研究，并搜集、分析了大量的电厂运行人员对冷却塔长期运行观测检验的记录和资料，也对各种维修方法、实验结果和实际应用效果等资料进行了搜集、整理、归纳和分析研究。为了阐明对维修技术初步探索的体会和运用成效，以下结合某发电厂冷却塔的维修加固实例来全面说明对冷却塔维修加固技术成果的研究探索及实际运用。
1 工程概况
某电厂( 下文称为SA 电厂) 一期工程装机容量为2 × 350 MW，配有2 座自然通风冷却塔，于1988年夏季投入运行。冷却塔淋水面积6 500 m2，塔高125 m，进风口高8. 8 m，进风口毛面积2 740. 7 m2，进风口净面积2 143. 7 m2，人字柱所占面积597 m2。人字柱共有48 对，人字柱的断面为650 mm × 650 mm，实际长度为9. 562 m。每榀人字柱的顶部和高度为600 mm 的冷却塔通风筒下环梁一起预制。人字柱的混凝土强度等级采用C30、F200、W8。2 人字柱受力分析人字柱最不利的运行工况是在设计风荷载作用下承受偏心拉、压，人字柱的主要受力钢筋即根据这一工况下的荷载产生内力而计算确定。人字柱的上、下两端主要承受的内力有弯矩、剪力、扭矩和轴向力，其中轴力和剪力相对较大。人字柱的中部以轴力为主，另外还承担着扭矩的作用。配置在人字柱中的箍筋的作用是抗剪、抗扭和约束固定受力主筋。
3 工程检测结果
在SA 电厂冷却塔投运数年后，发现冷却塔运行早期人字柱有网纹龟裂，后裂缝逐年增多、变宽、变长。人字柱身上出现混凝土酥松、破损、剥落、露筋并锈蚀等严重现象。技术人员对运行中的冷却塔的现状进行了现场调研，结果发现冷却塔的人字柱破损严重，冷却塔的其余部位损坏程度较小。人字柱的破损现状如下: 人字柱临水面和侧面部分钢筋外露并严重锈蚀( 主要是箍筋) ，混凝土表面因钢筋锈蚀而产生膨胀，人字柱表皮部分出现酥松、剥落、裂缝。在下环梁处局部还有轻度冻融损伤。下环梁与人字柱相连接处的局部有大片混凝土剥落，主要的受力钢筋大面积裸露、变形、锈蚀。随即电厂委托科研检测单位对冷却塔进行了现场检测，检测结果如下:( 1) 人字柱和下环梁混凝土炭化深度均在6 ～ 8 mm之间。
( 2) 钢筋径向锈蚀总量在0. 6 ～ 2. 0 mm 之间。因此，人字柱的10 mm 箍筋截面面积损失率高达36%，应定为4 级腐蚀程度。
( 3) 人字柱及下环梁的混凝土强度，受力主筋的混凝土保护层厚度，混凝土的pH 值，混凝土中有害离子CL －、SO4
2 － 含量和抗渗标号经检测试验，均满足原设计的要求。
( 4) 人字柱的混凝土抗冻标号测试结果不满足设计要求，取样测试结果数据离散性很大。
( 5) 在选取的几个芯样中有2 个芯样含有木块、土块等杂物。人字柱混凝土中含杂率较高。
根据以上检测结果，得出如下检测结论: 这些问题虽然不会造成冷却塔大垮塌，可继续使用; 但随着构件表皮的不断酥松和剥落，钢筋的锈蚀加深，裂缝的开展加大，构件断面不断减小，将影响冷却塔的整体性、稳定性和安全运行。因此，必须加以维修、加固，恢复构件的完整性和承载能力。
4 缺陷和破损产生的原因
冷却塔的结构缺陷按其性质可分为几何缺陷、混凝土缺陷、钢筋缺陷、温度变形、地基不均匀沉降引起的变形或损伤以及其他缺陷，如活荷载超载、地震、机械振动、侵蚀性气体等因素引起的裂缝和损伤。
本文实例SA 电厂的冷却塔人字柱破损的主要问题是施工缺陷、混凝土缺陷、钢筋缺陷、温度变形混凝土炭化，主要由以下因素引起:
( 1) 构件混凝土浇筑振捣时，钢筋垫块移位或垫块太少甚至漏放，钢筋紧贴施工模板，致使拆模后钢筋的混凝土保护层不够而钢筋裸露。
( 2) 混凝土级配不良。人字柱的钢筋较为密集。混凝土骨料级配不良，一些粒径过大的石子卡在钢筋之间形成空囊，水泥砂浆不能充满钢筋周围，降低了混凝土对钢筋的握裹力和保护作用，致使钢筋和混凝土不能很好地协同工作，导致受力钢筋未达到设计强度而混凝土首先被拉裂的现象发生。混凝土级配不良，粒径大的骨料间的起拱作用形成的空谷间隙较大。构件受力后，应力使得大骨间的起拱发生变化，空谷处应力集中，致使钢筋变形、扭曲、裸露，从而构件表面酥松、开裂、破损。
( 3) 混凝土保护层振捣不密实，木模板湿润不够，浇筑时混凝土的表面失水过多，拆模时间过早等，使得构件表面酥松、空谷、模板粘滞、混凝土表面麻面、混凝土凝固过程中干缩过快、混凝土干裂和水化热作用加剧、混凝土缺棱掉角造成露筋。
